9. Клавиатура. Устройство и функционирование. Скан-коды. Контроллер клавиатуры. Программные средства для работы с клавиатурой.

Одним из основных модулей любой автоматизированной системы управления построенной на базе ПЭВМ, является модуль ввода информации оператором или в общем случае, пользователем АСУ. Данный мо­дуль обычно реализуется с использованием стандартной клавиатуры ПЭВМ и поддерживается программным обеспечением, обеспечиваем ти­повые функции ручного ввода информации характерные для рассматрива­емой предметной области.

Управление клавиатурой монет осуществляться на разных уровнях.

На нижнем уровне данное взаимодействие осуществляется с ис­пользованием адресуемых регистров портов ввода-вывода, посредством которых реализуется доступ к микросхемам компьютера.

На среднем уровне управление организуется с помощью прерываний BIOS и операционной системы MS DOS.

Высокий уровень предполагает использование средств языка прог­раммирования типа Си или Паскаля и сводится к применению стандарт­ных, процедур, функций, констант и переменных языка, реализующие соответствующие возможности средств среднего и нижнего уровня.

Устройство и функционирование.

Клавиатуры бывают двух типов. Клавиатура первого типа состоит из массива механических ключей, смонтированных на печатной плате. Они организованы в виде строк и столбцов и соединены с расположенным на плате микроконтрол­лером. Когда пользователь нажимает одну из клавиш, ключ замыкается и кон­троллер идентифицирует строку и столбец, определяя, какая клавиша нажата. Сгладив дребезжание ключа контроллер генерирует код клавиши и отсылает его в компьютер через последовательное соединение.

Клавиатура второго типа имеет плоскую трехслойную структуру. Ее верхний слой состоит из пластического материала, на одной поверхности которого нари­сованы клавиши, а на другую нанесены проводящие соединения. Средний слой сделан из резины с отверстиями в местах расположения клавиш. А нижний слой, металлический, в местах расположения клавиш имеет выступы. Когда пользова­тель прикасается пальцем к изображению клавиши на верхнем слое клавиатуры, нижняя сторона этого слоя соприкасается с металлическим выступом, замыкая электрическую цепь, точно так же, как механический ключ.

Все клавиши в различных клавиатурах ПЭВМ типа IBM PC (83-85 клавиш в IBM РС/XT и 101-103 клавиш в IBM РС/AT) делятся на следую­щие группы:

1) алфавитно-цифровые и знаковые (+, -, *, /, &, |, ;, :, \, ?, !, ., # и т.п.) клавиши, а также специальные клавиши (Esc, Tab, Enter, Backspace).

2) Функциональные клавиши (F1-F10). В ПЭВМ IBM PC/XT еще F11 и F12.

3) Клавиши для управления перемещением курсора и редактирования.

4) Управляющие клавиши для модификации функций других клавиш (Alt, Ctrl, Shift, Caps Lock, Scroll Lock, Num Lock). В IBM РС/AT различаются левая и правая клавиши Alt, Ctrl, Shift, а в IBM РС/XT только левая и правая Shift.

5) Вспомогательные клавиши (Print Screen, Break и другие).

Контроллер клавиатуры.

Клавиатура функционирует под управлением контроллера, который распознает скан-код нажатой или отпущенной клавиши и записывает его в выходной порт (60h для IBM РС/XT и б4h для IBM РС/AT). Скан-код нажатия меньше скан-кода отпускания клавиши на величину 80h.

Контроллер монет хранить, в своей буферной памяти до 20 скан-кодов, если соответствующие клавиши нажимались, а процессор не мог еще их принять, так как был занят другими операциями. При нажатии клавиши дольше, чем на 0,5 секунды, генерируется последовательность ее скан-кодов с частотой 10 кодов в секунду, что имитирует серию быстрых нажатий.